微世界在中學化學教學中的應用

　　摘 要： 新技術的不斷涌現及在化學領域的應用，豐富了化學教學資源、教學過程，支持了學生的學習與化學教師的專業發展。微世界作為一種學習環境與心智工具，其教學應用不同于傳統傳遞式的教學模式，微世界更加關注學習者知識的建構與遷移，重視提高學習者高水平思維的能力與探究的能力，并且善于激發學習者的動機等非智力因素。研究微世界在中學化學中的應用能夠更好地體現新課程改革的思想，有助于培養學生的探究、合作與創造等方面的能力。
　　關鍵詞： 微世界 中學化學教學 應用
　　
　　化學是眾多學科中一門最重視實踐的基礎科學。在日常教學中應注意讓學生掌握一些探索客觀世界的方法，掌握探索未知事物的能力，把知識的傳授和自然科學一般研究方法的訓練很好地結合起來。目前在中學化學教學中或多或少地存在忽視對學生學習習慣和科學方法的培養，仍然過于著重知識的記憶和問題的反復練習，而忽略了學生分析、判斷、思考和創造力的發展，導致了學生普遍缺乏創新研究的能力、主動積極的學習動機、批判性的思考和解決問題的能力。
　　微世界理論是解決上述問題的一種有效的理論，它通過模擬學習情景，能夠提供學生主動發現與探索問題的學習環境，激發學習者思考創造，是一個有效的整合電腦技術的認知學習工具。電腦微世界學習環境提供探究式學習活動，并模擬真實世界的現象與情景，允許通過改變變量來觀察現象，在微世界的學習環境里，學習模式是情景式的、建構式的、探究式的、發現式的、經驗式的、主動式的做中學形態，而不只是聽和看問題如何解決。學習者可在其中自由探索以提出問題、發現問題、檢驗假設及修證結論。它能夠激發學習者成為知識的探索者及建構者，并培養其對問題與現象的探索、發現、產生、定義與解決的能力，具有高度學習者控制和互動性，容易學習與操作。［１］［２］
　　一、微世界支持中學化學教學活動的特點
　　微世界在中學化學教學中的應用主要體現出探究式活動的特點，具體表現為以下幾點。
　　1?郾學生以任務的方式參與到微世界的學習活動中來，表現出學習活動的實踐性。針對于學生通過靜聽、靜觀來接受現成知識結論的傳統教學模式所fc1008a3580f375c6a8940c29d568a6f04de4fd4e9fc66541533869c2ed37388存在的問題，我們主張將學生置身于主體的活動之中，為學生提供實踐的機會，使他們通過探索、解決問題，獲得相應的知識與能力。另外，一些默會的、隱性的知識只有通過實踐與體驗才有可能納入學生自身的知識結構。實踐同時也是培養學生的質疑與反思精神不可或缺的要素。
　　2?郾學生以做實驗的方式在微世界中進行探索學習，體現了學習活動的虛擬實驗性。實驗是科學探究的重要途徑，尤其對于一些科學課程來說，實驗不僅是學生課程學習的重要內容，而且是學生培養科學能力的重要手段。在微世界中，學生通過進行假設、驗證等思維與動作技能操作來學習知識。這些探究活動與學生在真實的世界中做實驗類似，所不同的是實驗的場所從教室搬到了虛擬的軟件環境、實驗的器具也變成了虛擬構建的元件或命令。
　　3?郾學生全身心地融入到微世界的學習活動中來，顯示出學習活動的體驗性。不同于一般的教學軟件，微世界學習環境與學習者的認知與情感相一致。它充分激發了學生的動機，讓學生領略到自信帶來的快樂，有一種自我滿足感，使他們享受到經過艱苦努力終于摘到果子的樂趣，在經歷、體驗和感悟后有所得。
　　二、微世界學習環境的設計理念及原則［３］［４］
　　微世界學習環境的設計理念為支持中學化學教學的微世界學習環境的設計理念為提供模擬真實現象的探究式的經驗學習環境，通過模擬與實驗活動，促進學生主動發現問題，探索問題的認知過程，激發學生主動積極地學習和解決問題的能力。
　　設計原則是以學生為中心，考慮微世界學習環境的特性。
　　1.提供學習者適當而經過一定編排方式的信息庫與整理過的學習資源和適當而有效的學習輔助工具，如筆記本、查尋工具等。
　　2.提供彈性而多元化和適合個別化差異的學習活動。
　　3.提供學習管理和信息（料）處理的功能，如學生基本數據輸入、學習歷程和結果記錄等。
　　4.提供建構學習的工具與活動，如探索與發現學習的游歷工具，情境學習的活動等。
　　5.提供仿真真實世界里的復雜對象、問題、現象、情境與環境的學習活動及簡單范例。
　　6.允許學習者產生與定義問題并加以解決，以及提出假設（hypotheses）并加以驗證。
　　7.提供容易學習與操作的界面，支持高度學習者主動控制（learner-controlled），以及高度人與系統互動性。
　　8.提供由淺入深和由簡趨繁的學習歷程，學習目標與范圍可由學習者自己設定。
　　9.提供觀察與操作對象的工具以探索和試驗問題空間里的對象。
　　10?郾問題可由學習者產生與定義并加以解決。
　　11?郾具益智游戲性質。
　　12?郾學習模式是建構式、情境式（situated）、經驗式（experiential）、自我導向式（self-directed）的“做中學”的方式。
　　三、微世界用于化學教學的應用案例
　　目前研究文獻中比較經典的應用案例為由美國科學探索網絡開發的學習化學酸堿度知識的“pH酸堿度”的微世界，它為學習者學習酸堿度知識提供了一個良好的網絡學習環境。在這個微世界中，學習分為7個步驟，即7E模式。所謂7E是指趣味（Excite）、探索（Explore）、解釋（Explain）、擴充（Expand）、延伸（Extend）、交流（Exchange），以及測驗（Examine），這7個步驟的英文名詞都是以“E”開頭。
　　其中趣味主要通過設問、情境創設激發學生的學習興趣。探索模塊主要提供學生進行探索的工具，解釋模塊主要供學習者對于實驗的結果進行解釋，擴充模塊在于學習者在已有的工具基礎上進行擴充，延伸則是給學生進一步延伸學習提供支持，交流模塊則是提供學習者之間，學生與教師、專家之間的交流，測驗模塊則是提供在線測驗系統，對學生的學習結果及時進行跟蹤評價。可見，該微世界系統的設計隱含著讓學生動腦、動手又動口的思想。［５］
　　另外還有一個名叫“ChemLab”（ ChemLab from Model Science Software）的軟件系統允許學習者利用它提供的元件構造大部分化學實驗，并根據學習者選用模塊和進行的實驗提供即時的實驗指導。實驗者可以根據實驗的需要選擇實驗藥品的劑量和實驗裝置的大小調整，并能展示實驗的實際效果。（有興趣的讀者可以訪問http://wiking.coe，uh.edu/～ichen/ebook/et-it/microw.htm進行詳細了解和下載）［６］。
　　從上述兩個案例的分析，我們發現通過使用微世界進行學習，可以有效地學習課程預先要求的概念，并且這種學習因為加入了更多的學習者的積極性和主動探索，而變得更加高效。與此同時，由于學習者的主觀能動性，通過微世界創設的局域環境，學習者還可以獲得許多非預期的相關概念，以及微世界設立主題之外的概念。此外，微型世界也有利于學習普通的和元認知的概念，通過在微世界里進行搜索能力的鍛煉，學習者可以意識到他們能夠創造他們自己的觀點而不僅僅是學習他人發現的法則。
　　微世界作為一種認知工具和探索性學習環境，其特性適合于新課程標準中對于學生問題意識、探究能力和創新能力的培養。微世界在中學化學教學中的應用能夠有效地發揮技術與課程教學整合的作用，有助于學生的知識建構與遷移，有效激發學生的學習動機和培養學習興趣，提高學生高水平思維的能力與探究的能力，養成科學探索的習慣，并成為終生的學習者，同時微世界的教學應用同樣也有助于教學者的專業發展。
　　
　　參考文獻：
　　 ［1］曹震.微世界理論在高中物理教學中的應用研究［D］.天津師范大學，2007.
　　［2］［3］楊林林.微世界學習環境的知識建構特征及其教學應用［D］.揚州大學，2008.
　　［4］張基成，岳修平，吳明德.微世界學習環境［EB/OL］http://acbe.tku.edu.tw/iccai8/111/111.htm.
　　［5］McMahon，H.，&O’Neill，W.Computer-based microworlds.In M.Yazdani（Ed.），New horizons in educational computing.Chichester，UK:Ellis Horwood，1993.
　　［6］Wilson，B.“Metaphors for instruction：Why we talk about learning environments.”Educational Technology，1995，35，（5）：25-30.